BRPI0820886B1

BRPI0820886B1 - Cubo de pino para pistão e pistão para motor de combustão

Info

Publication number: BRPI0820886B1
Application number: BRPI0820886-7A
Authority: BR
Inventors: Wolfgang Issler
Original assignee: Mahle International Gmbh
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2020-03-17
Also published as: WO2009076938A1; US20100300396A1; CN101896744B; KR101497178B1; EP2220406B1; BRPI0820886A2; DE102007060473A1; KR20100099229A; US8360026B2; CN101896744A; JP5355585B2; EP2220406A1; JP2011506870A

Abstract

cubo de pino para pistão e pistão para motor de combustão a presente invenção refere-se a um cubo de pino (17) para um pistão (10) para um motor de combustão, sendo que o cubo do pino (17) está provido de uma face interna de cubo (17a) e de uma face externa de cubo (17b), bem como uma perfuração de cubo (18) para receber um pino de pistão. de acordo com a invenção, está previsto que a perfuração do cubo (18) no zênite do cubo apresenta uma bolsa (20) cuja profundidade diminui progressivamente ao longo do contorno do cubo na direção da face externa do cubo (17b).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CUBO DE PINO PARA PISTÃO E PISTÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO".

[0001] A presente invenção refere-se a um cubo de pino para um pistão para um motor de combustão sendo que o cubo do pino possui uma face interna do cubo e uma face externa do cubo, bem como uma perfuração do cubo para receber um pino de pistão. A presente invenção refere-se, além disso, a um pistão para um motor de combustão provido com tais cubos de pinos.

[0002] Na conformação de cubos de pino pode se observar que na operação as forças do gás que agem sobre o fundo do pistão são transferidas através dos cubos de pinos para o pino do pistão. Neste processo apresentam-se, em parte, consideráveis tensões que, por exemplo, podem contribuir no cubo do pino para a formação de fissuras. Pelas tensões geradas pelas forças do gás no fundo do pistão, especialmente nos pistões com reduzida intensidade de compressão, usados em motores tipo Otto, podem ultrapassar a medida sustentável. Para reduzir estas tensões foi proposto aplicar na direção do fundo do pistão uma seção ovalada intensa dentro da perfuração do cubo, conforme descrito, por exemplo, no documento DE 10 2004 008 097 A1. Mais isto, especialmente em comparação com cubos de pinos providos de uma ovalização transversal, implica em uma redução da resistência do cubo. Além disso, ficou evidenciado que os cubos de pino providos em uma face com uma ovalização intensa podem ocasionar ruídos indesejados que resultam da movimentação do pino do pistão. [0003] A presente invenção tem, portanto, a tarefa de desenvolver de tal maneira um cubo de pino desta espécie que, com a resistência do cubo aprimorada, tanto as tensões na região do fundo do pistão sejam reduzidas como também ruídos indesejados sejam evitados, não sendo tornada mais deficiente a resistência dentro do cubo do pi- no.

[0004] Para solucionar esta tarefa, são propostos cubos de pinos de acordo coma invenção bem como o pistão provido com um cubo de pino deste tipo proposto. De acordo com a invenção está previsto que a perfuração do cubo no zênite do cubo apresenta uma bolsa cuja profundidade ao longo do contorno do cubo diminui progressivamente na direção da face externa do buço.

[0005] De maneira surpreendente para o especialista ficou evidenciado que a conformação, de acordo com a invenção, à perfuração do cubo aumenta nitidamente a resistência do cubo de pino de acordo com a invenção e simultaneamente as tensões do fundo são reduzidas de maneira significativa. O aumento da resistência do cubo de pino de acordo com a invenção baseia-se no fato de que a pressão de deslocamento hidrodinâmico radial é dispensada como componente de solicitação no zênite do cubo e, portanto, a aplicabilidade de carga do cubo do pino de acordo com a invenção aumenta de maneira significativa. A redução das tensões do fundo é de atribuir ao fato de que se verifica uma distribuição das cargas na direção periférica do pino do pistão que influencia de maneira positiva o comportamento de deformação do pino do pistão e, portanto, as expansões locais e tensões. Simultaneamente, comparado com a perfuração de cubo descrita no estado da técnica e provida de uma ovalização intensa, é proporcionada uma formação de ruído reduzida durante a operação, já que o contorno do cubo básico (isto é, o contorno transversal da perfuração do cubo) pode ser selecionado de maneira aleatória e independente da forma e conformação da bolsa prevista de acordo com a invenção. Desta maneira, a adequação do contorno do cubo as exigências do caso individual serão aprimoradas. Adicionalmente, a bolsa prevista de acordo com a invenção age com reservatório de óleo como lubrificação aperfeiçoada da perfuração de cubo. Desta maneira, estes objetivos visados de acordo com a invenção podem ser alcançados com reduzido esforço.

[0006] A bolsa prevista de acordo com a invenção estende-se preferencialmente 50 até 90% especialmente 60 a 80% do comprimento do cubo do pino. Desta maneira, estará formada uma folga adicional para a conformação individual do pino do cubo de acordo com a invenção, por exemplo, o cubo do pino, na região da face externa do cubo e/ou da face interna do cubo poderá apresentar uma perfuração perfilada.

[0007] A largura da bolsa prevista de acordo com a invenção será na face interna do cubo, por exemplo, no mínimo 20% especialmente 25 a 40% do diâmetro do pino do pistão. Desta maneira, a resistência do cubo de pino de acordo com a invenção poderá ser otimizada de maneira adicional, por exemplo, acima de 120% a resistência dos pinos de cubos convencionais.

[0008] A bolsa prevista de acordo com a invenção, para otimização da resistência do pino de cubo de acordo com a invenção em uma de suas variantes poderá ser dimensionada de tal maneira que na face interna do cubo, os pontos terminais da aresta da bolsa prevista de acordo com a invenção, incluam um ângulo de 30 a 50° referido ao eixo central do pino do pistão.

[0009] Uma forma de realização preferida da presente invenção prevê que o contorno transversal da aresta da bolsa prevista de acordo com a invenção apresente o formato de uma ovalização sobreposta à perfuração do cubo. Isto faz com que a bolsa prevista de acordo com a invenção, ou seja, a sua borda converge em uma passagem contínua e macia, compondo a perfuração de cubo. Desta maneira, a solicitação mecânica da aresta da bolsa durante a operação será reduzida e será evitado o perigo de fricções de pinos ou de cubos, ou seja, grimpamento de pino ou de cubo.

[00010] De acordo com as exigências de caso individual, a ovaliza-ção poderá ser conformada como uma ovalização dupla negativa ou positiva como uma ovalização de ordem maior ou como um desvio de formato senoidal localizado. Segundo uma ampliação preferida, o diâmetro ovalado da ovalização sobreposta na direção da face externa do cubo, diminui progressivamente, ou seja, projeta-se em uma região periférica constantemente menor da perfuração do cubo, de maneira que nesta forma de realização surge uma folga adicional para uma conformação individual do cubo do pino de acordo com a invenção. [00011] A bolsa prevista de acordo com a invenção poderá ser engastada em um cubo de pino que apresente ovalização cilíndrica ou transversal. Especialmente no cubo de pino com uma ovalização transversal, se observa uma resistência de cubo especialmente elevada.

[00012] Finalmente poderá ser vantajoso que na perfuração do cubo esteja previsto uma ranhura de lubrificação que se estende ao menos por uma parte de sua circunferência e que desemboca na boca prevista de acordo com a invenção a fim de aprimorar adicionalmente a sua ação de lubrificação.

[00013] Um exemplo de execução da presente invenção será apresentado em seguida com base nos desenhos anexos. As figuras apresentam em forma esquemática e de escala aleatória: figura 1 um exemplo de execução do pistão provido de cubo de pistão de acordo com a invenção parcialmente em corte; figura 2 um corte ao longo da linha II-II na figura 1; figura 3 um corte ao longo d alinha III-III na figura 1; figura 4 um corte ao longo da linha IV-IV na figura 3, apre- sentado em forma ampliada por seções.

[00014] As figuras 1 e 2 apresentam um pistão 10 inteiriço no exemplo de execução. O pistão 10 apresenta um cabeçote 11 com um fundo de pistão 12, uma área de ignição circundante e uma seção de anel 14 igualmente circundante igualmente anelar 15 para anéis de pistão não representados. Abaixo do cabeçote de pistão 11 estão previstas perfurações de cubo 18, contendo uma haste de pistão 16 bem como cubos de pinos 17 sempre apresentando uma face lateral 18a, e destinadas a receber um pino de pistão (não mostrado). Os cubos do pino 17 apresentam sempre uma face interna 17a e uma face externa 17b.

[00015] Os pinos de cubo 17 de acordo com a invenção são conformados de tal maneira que as perfurações de cubo 18 apresentam um bolsão 20 no zênite do cubo. As bolsas 20 podem, por exemplo, ser fresadas em perfurações de cubos 18 por meio de uma ferramenta de fresagem. Cada bolsa 20 apresenta no exemplo de execução um contorno transversal na forma de um arco circular (vide a figura 4) cuja profundidade diminui progressivamente na direção da superfície de cubo do lado do fundo ao longo do contorno do cubo e na direção da face externa do cubo 17d. Em outras palavras: a bolsa 20 terminará na direção da face externa do cubo 17b de modo cada vez mais achatado e finalmente na face lateral 18a da perfuração de cubo 18. Conforme mostrado na figura 1, no exemplo de execução são também engastadas ranhuras para lubrificação (22) na superfície das perfurações de cubo 18 que se estendem por ao menos uma parte da circunferência da perfuração do cubo 18. As ranhuras de lubrificação 22 no exemplo de execução estão previstas aproximadamente no vértice do cubo e apresentam preferencialmente uma profundidade de 0,01 a 1 mm. As ranhuras de lubrificação 22 servem para o aprimoramento adicional da distribuição de óleo bem como a pré-lubrificação do cubo propriamente dito.

[00016] Como pode ser verificado especialmente na figura 3, no exemplo de execução o comprimento global da bolsa 20 é aproxima- damente 80% da perfuração de cubo de sustentação de maneira que na região externa do cubo 17b existe a possibilidade de prever uma perfuração perfilada de conformação aleatória (não mostrada). De acordo com as exigências do caso individual, também na região do lado interno do cubo 17a poderá ser prevista uma perfuração perfilada. Perfurações perfiladas especificamente já são conhecidas do especialista.

[00017] Especialmente pode ser verificada a partir da figura 4 que os pontos terminais 21a, 21b da aresta 21 da bolsa 20 formam na face interna do cubo 17a, com relação ao eixo central M do pino do pistão, de um ângulo α de aproximadamente 45° no exemplo de execução. O ângulo de abertura α preferido será de aproximadamente 30 a 50°. [00018] No exemplo de execução mostrado, como pode ser visto especialmente nas figuras 3 e 4, a aresta 21 circundante da bolsa 20 possui uma ovalização 23 sobreposta. Esta ovalização 23 que se sobrepõem a perfuração do cubo 18 serve para reduzir as solicitações resultantes do pino do pistão na região da bolsa 20. Esta ovalização 23 sobreposta pode especialmente sobrepor-se, de forma conhecida, ao contorno transversal da aresta 21 da bolsa 20, no sentido de uma ovalização dupla positiva ou negativa, de uma ovalização de ordem maior ou de um desvio de forma senoidal localizado. O calculo dessas ovalizações já é basicamente conhecido ao especialista. A ovalização sobreposta descrita pode, por exemplo, ser engastada no contexto da usinagem do formato arredonda da perfuração de cubo 18, especialmente através de uma máquina de operação 3D.

[00019] No exemplo de execução, a perfuração de cubo 18 é representada como uma representação de cubo meramente cilíndrica (vide a figura 2) a perfuração de cubo pode, todavia, de maneira especialmente vantajosa, apresentar uma ovalização transversal convencional para aprimoramento da resistência do cubo. Em caráter alternativo ou adicional a perfuração de cubo 18 poderá apresentar fora da bolsa 20 na região da face externa do cubo 17b e/ou na região da face interna do cubo 17a, uma perfuração perfilada aleatória aqui não mostrada.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Cubo de pino (17) para pistão (10) para motor de combustão, sendo que o cubo do pino (17) está provido de uma face interna de cubo (17a) e uma face externa de cubo (17b) bem como uma perfuração de cubo (18) para receber um pino de pistão, caracterizado pelo fato de que a perfuração do cubo (18) no zênite do cubo apresenta uma bolsa (20), cuja profundidade diminui progressivamente ao longo do contorno do cubo na direção da face externa do cubo (17b) e onde na face interna do cubo (17a) os pontos terminais (21a, 21b) da aresta (21) da bolsa (20) incluem um ângulo α de 30° a 50° em relação ao eixo central (M) do pino do pistão.

2. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bolsa se estende aproximadamente sobre 50% a 90% do comprimento do cubo do pino (17).

3. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a bolsa (20) se estende por 60% a 80% do comprimento do cubo do pino (17).

4. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o cubo do pino (17) na região da face externa do cubo (17b) e/ou na região da face interna do cubo (17a) apresenta uma perfuração perfilada.

5. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a largura da bolsa (20) na face interna do cubo (17a) é ao menos 20% do diâmetro do pino do pistão.

6. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a largura da bolsa (20) na face interna do cubo (17a) é de 25% a 40% do diâmetro do pino de pistão.

7. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o contorno transversal da aresta (21) da bolsa (20) apresenta o formato de uma ovalização (23) sobreposta à perfuração de cubo (18).

8. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a ovalização (23) é conformada como uma ova-lização dupla positiva ou negativa, como uma ovalização de ordem maior ou como um desvio de forma senoidal localizado.

9. Cubo de pino de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o diâmetro oval da ovalização sobreposta (23) diminui progressivamente na direção da face externa do cubo (17b).

10. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o diâmetro oval da ova-lização sobreposta (23) se projeta em uma região circunferencial progressivamente menor da perfuração do cubo (18).

11. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que, a bolsa (20) está engastada com um cubo de pino (17) cilíndrico.

12. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a bolsa (20) está engastada em um cubo de pino (17) que apresenta uma ovalização transversal.

13. Cubo de pino de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que na perfuração de cubo (18) está prevista uma ranhura para lubrificação (22) que se projeta ao menos por uma parte de suas circunferências e que desemboca na bolsa (20).

14. Pistão (10) para motor de combustão, caracterizado pelo fato de apresentar cubos de pino (17) como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.